煙塵廢氣處理工程設(shè)計方案

廢廢氣氣處理工程處理工程 設(shè)設(shè) 計計 方方 案案 目目 錄錄 1 概 況.1 1.1 項目背景.1 1.2 設(shè)計依據(jù).1 1.3 設(shè)計原則.1 1.4 設(shè)計范圍 .2 1.5 排放標準.2 2 廢氣情況分析.3 2.1 廢氣來源 .3 2.2 廢氣量及成分.4 3 廢氣處理工藝選擇.5 3.1 廢氣處理工藝選擇 .5 3.2 除塵原理 .7 3.3 脫硫原理 .7 4 廢氣處理工程系統(tǒng)設(shè)計.8 4.1 廢氣脫硫除塵系統(tǒng)組成.8 4.2 廢氣處理工藝設(shè)計.9 5 運行成本分析.10 5.1 電費分析.10 5.2 其他費用分析 .10 5.2 運行成本合計 .10 6 設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表.11 6.1 構(gòu)筑物.11 6.2 材料設(shè)備.12 - 1 - 1 概概 況況 1.2 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 1）某市某機械鑄造有限公司提供的基礎(chǔ)資料 2） 中華人民共和國環(huán)境保護法 3） 中華人民共和國大氣污染物防治法 4）廣東省地方標準大氣污染物排放限值 （DB44/27-2001） 5） 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準 （GB9078-1996） 6） 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 （GBZ1-2002） 7） 大氣環(huán)境質(zhì)量標準 （GB3095-96） 8） 環(huán)境工程設(shè)計手冊 9） 大氣污染防治手冊 10）有關(guān)的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計手冊 1.3 設(shè)計原則設(shè)計原則 1）嚴格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)保的各項法規(guī)，保證處理效果達到排放標準的要求； 2）積極穩(wěn)妥地采用先進可靠的處理技術(shù)，節(jié)省建設(shè)資金； 3）貫徹經(jīng)濟性和可靠性并重的設(shè)計原則，在最大限度地降低工程造價和運行費 用的同時，合理兼顧運行操作條件和管理維護條件； 4）需要與可能相結(jié)合的原則，充分考慮當?shù)氐膶嶋H情況與客觀條件，因地制宜、 積極穩(wěn)妥地采用先進、實用的技術(shù)，使工程的各項指標都能達到預(yù)期的目的。 1.4 設(shè)計范圍設(shè)計范圍 1）廢氣工程設(shè)計方案的編制、設(shè)備材料采購及工程建設(shè)安裝、負責工程 調(diào)試直至廢氣達到相關(guān)的排放標準并通過環(huán)保驗收。 2）負責業(yè)主方管理者、作業(yè)者的培訓(xùn)及廢氣處理機制的完善。 - 2 - 1.5 排放標準排放標準 該項目廢氣經(jīng)處理后，應(yīng)達到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準 （GB9078- 1996）二級標準，煙囪最低允許高度為 15 米。 表表 1工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準 （GB9078-1996）二級標準）二級標準 污染物污染物排放濃度（排放濃度（mg/m3） 煙塵150 二氧化硫850 氮氧化物400 林格曼黑度1 級 2 廢氣情況分析廢氣情況分析 2.1 廢氣來源廢氣來源 該公司的熔煉爐作為生物顆粒燃料，年用量 300 噸。含量為：固定碳 8287%，含 S 0.41%，灰份 812%。 運行過程中其主要污染物為煙塵、SO2。煙氣排放量為 4000m3/h。 2.2 廢氣量及成分廢氣量及成分 該項目共 1 臺，在運行過程中產(chǎn)生的廢氣總量是 4000m3/h。爐廢氣與鍋爐 煙氣類似，運行工程中產(chǎn)生的廢氣主要污染物為煙塵、二氧化硫，處理工藝按 鍋爐煙氣的處理工藝進行選擇。 廢氣經(jīng)處理后，應(yīng)達到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準 （GB9078-1996） 二級標準，煙塵排放濃度150mg/m3，林格曼黑度 1 級，二氧化硫排放濃度 900mg/m3，氮氧化物排放濃度400mg/m3。 表表 2 熔爐產(chǎn)生廢氣情況熔爐產(chǎn)生廢氣情況 污染物污染物濃度濃度 mg/m3標準濃度限值標準濃度限值 mg/m3 廢氣量廢氣量 m3/h - 3 - 煙塵2300150 二氧化硫3060850 4000 3 廢氣處理工藝選擇廢氣處理工藝選擇 3.1 廢氣處理工藝選擇廢氣處理工藝選擇 爐廢氣與鍋爐煙氣類似，污染物均為煙塵和二氧化硫，處理工藝按鍋爐煙 氣的處理工藝進行選擇。由于煙塵濃度較高，先經(jīng)過一級除塵后再進行脫硫處 理。 3.1.1 除塵工藝選擇除塵工藝選擇 廢氣除塵的方式主要有機械式除塵（包括重力沉降室、慣性除塵器、旋風 除塵器） ，過濾式除塵（包括袋式除塵器、顆粒層除塵器） 、電除塵器、濕式除 塵器（包括噴淋塔、泡沫塔、填料塔、湍球塔、文丘里等） 。 表表 3 幾種除塵方法性能比較幾種除塵方法性能比較 名稱名稱適用粒徑適用粒徑/um效率效率/%阻力阻力/pa設(shè)備費設(shè)備費運行費運行費 重力沉降室509080-8570-7560-70 - 4 - 投資比例/%13-198-123-52-4 費用(元/tSO2)900-1250750-1050600-900600-800 占地面積大中小小 灰渣狀態(tài)濕干干干 目前工業(yè)廢氣脫硫工藝大體概括為干法、半干法、濕法。 干法是利用固態(tài)（粉狀、粒狀等）的吸收劑、吸附劑或催化劑來脫除廢氣 中二氧化硫的方法，如煙氣循環(huán)流化床、活性炭吸附法、催化轉(zhuǎn)化法。 半干法是采用液態(tài)吸收劑，利用煙氣的熱量，在脫硫反應(yīng)的同時蒸發(fā)吸收 劑的水分，使脫硫產(chǎn)物成為固態(tài)，如旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法。 濕法采用液態(tài)（液體或漿液）吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫。雙堿法煙氣 脫硫工藝采用堿金屬鹽類等的水溶液吸收 SO2，然后在反應(yīng)器中吸收 SO2后的 溶夜再生、再生后的吸收液再循環(huán)使用。 雙堿法煙氣脫硫工藝是石灰石（石灰）/石膏洗滌法的變形，克服了克服石 灰石/石灰法容易結(jié)垢的缺點，提高了 SO2去除率。所以本方案選用“雙堿法” 工藝。雙堿法是濕法中比較重要的工藝，具有脫硫除塵效率高，投資少，占地 小，運行費用低等特點，非常適合中國國情。 3.1.3 廢氣處理工藝的確定廢氣處理工藝的確定 根據(jù)該項目廢氣的溫度，廢氣的成分以及污染物濃度等的特點，治理方法 應(yīng)選用效果好、質(zhì)量可靠、操作方便和運行費用低的工藝為宜。為此，處理工 藝選用“噴淋沉降室噴淋沉降室+高效旋流板塔高效旋流板塔” 對廢氣進行脫硫除塵。廢氣經(jīng)噴淋沉降 室初步除塵和降溫后、配備獨立多級脫硫塔對其進一步除塵和脫硫治理，經(jīng)處 理后污染物指標達到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準 （GB9078-1996）二級標 準及地方環(huán)保要求。其處理工藝流程如圖 1 所示。 - 5 - 圖圖 1 廢氣處理工藝流程圖廢氣處理工藝流程圖 3.2 除塵原理除塵原理 3.2.1 噴淋沉降室的除塵機理噴淋沉降室的除塵機理 噴淋沉降室是構(gòu)造簡單的一種洗滌器，在噴淋沉降室內(nèi)水通過噴嘴噴成霧 狀，當含塵煙氣通過霧狀空間時，因塵粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用， 塵粒隨液滴降落下來。根據(jù)氣體與液體的流動方向，可分為順流、逆流和錯流 三種型式。 3.2.2 高壓細水霧系統(tǒng)高壓細水霧系統(tǒng) 高壓細水霧系統(tǒng)主要包括電機、高壓泵、壓力調(diào)節(jié)閥、管道、噴頭等組成， 煙塵通過水或化學(xué)劑被粘結(jié)而聚結(jié)增大，但那些最細小的煙塵只有當水滴很小 （如水霧）或加入化學(xué)劑（如表面活性劑）以減小水的表面張力時才會聚結(jié)成 團。如果水霧顆粒直徑大于煙塵顆粒，那么煙塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流 運動，水霧顆粒和煙塵顆粒接觸很少或者根本沒有接觸從而達不到抑塵作用。 如果水霧顆粒和煙塵顆粒大小接近，煙塵顆粒隨氣流運動時與水霧顆粒碰撞、 接觸而粘結(jié)在一起。水霧顆粒越小，聚結(jié)的可能性越大，隨著聚結(jié)的煙塵團變 大加重，從而很容易降落高壓細水霧系統(tǒng)能夠產(chǎn)生直徑在 150 微米的水霧顆 粒，對懸浮在空氣中的煙塵特別是直徑在 10 微米以下的可吸入煙塵顆粒進 行有效的吸附，使煙塵受重力作用而沉降，從而達到抑塵作用。此外，還有部 - 6 - 分微小塵粒通過紊流、吸附、凝聚、催化傳質(zhì)后被捕集，最后都流至塔底部再 排至沉灰池。 3.3 脫硫原理脫硫原理 3.3.1 雙堿濕法脫硫機理雙堿濕法脫硫機理 脫硫是利用二氧化硫的特性，即酸性、溶解性、氧化性、還原性。而二氧 化硫溶于水后與堿反應(yīng)的速度很快不需多加考慮。一般情況下，當產(chǎn)生的煙氣 排入脫硫器，噴入一定量堿液時，堿液的霧化質(zhì)量越好、脫硫效率越高。本脫 硫除塵器獨特的設(shè)計能使高速運動的氣流對堿液作激烈的攪拌，產(chǎn)生渦流內(nèi)循 環(huán)，重復(fù)霧化，使堿液完全霧化，液滴粒徑基本在 0.2mm 以下，達到最佳霧化 質(zhì)量，液霧與 SO2充分攪拌在一起，達到最佳的接觸方式與接觸面積，從而達 到理想的脫硫效果。 3.3.2 雙堿脫硫工藝特點雙堿脫硫工藝特點 1）用 NaOH 脫硫，循環(huán)水基本上是 NaOH 的水溶液，在循環(huán)過程中對水泵、 管道、設(shè)備均無腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運行與保養(yǎng)。 2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外，這樣避免了塔內(nèi)堵塞和磨損，提 高了運行的可靠性，降低了操作費用；同時可以用高效的板式塔或填料塔代替 空塔，使系統(tǒng)更緊湊，且可提高脫硫效率。 3）鈉基吸收液吸收 SO2速度快，故可用較小的液氣比，達到較高的脫硫效率， 一般在 90%以上。 4 廢氣處理工程系統(tǒng)設(shè)計廢氣處理工程系統(tǒng)設(shè)計 4.1 廢氣脫硫除塵系統(tǒng)組成廢氣脫硫除塵系統(tǒng)組成 根據(jù)該項目處理廢氣的廢氣濃度、廢氣成分、負荷變化的特點，選用效果 好、質(zhì)量可靠、操作方便和運行費用低的“噴淋沉降室+高效旋流板塔”工藝。 4.1.1 噴淋沉降室噴淋沉降室 在噴淋沉降室內(nèi)水通過噴嘴噴成霧狀，當含塵煙氣通過霧狀空間時，因塵 - 7 - 粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用，塵粒隨液滴降落下來。這種除塵器構(gòu) 造簡單、阻力較小、操作方便。其突出的優(yōu)點是，可以處理含塵濃度較高的煙 氣而不會導(dǎo)致堵塞。又因為它噴淋的液滴較粗，所以不需要霧狀噴嘴，這樣運 行更可靠，噴淋沉降室可以使用循環(huán)水，直至洗液中顆粒物質(zhì)達到相當高的程 度為止，從而大大簡化了水處理設(shè)施。 4.1.2 旋流板高效脫硫塔旋流板高效脫硫塔 旋流板高效脫硫塔由主塔和副塔組成。煙氣自脫硫除塵塔底部切向進入主 塔后，繞著底部的穩(wěn)流柱旋轉(zhuǎn)上升，利用離心力作用除去較大塵粒，然后變速 通過流旋流板。在變速運動中，高速氣流對堿液做激烈攪拌使水達到最佳的霧 化質(zhì)量(液滴直徑 0.2mm)，從而使得煙氣與堿液達到最大的接觸面積，從而對 煙氣進行脫硫，然后經(jīng)頂部塔頂短道進入副塔進行除霧處理，最終從副塔底部 經(jīng)引風機從煙囪排向大氣。這樣，使得煙氣在高效脫硫塔中達到脫硫除塵的目 的。 4.1.3 循環(huán)水池系統(tǒng)循環(huán)水池系統(tǒng) 循環(huán)水系統(tǒng)包括有 1#沉灰池、2#沉灰池、循環(huán)池。噴淋沉降室的噴淋水排 入 1#沉淀池進行灰水分離，上清液由水泵抽往噴淋沉降室進行噴淋除塵。高效 旋流板塔中脫硫除塵噴淋水先排至沉灰池沉淀使灰水分離，灰水沉淀后上清液 再進入循環(huán)池，使酸性上清液與新加的堿液充分混和 PH 值達到 11 以上，這樣 就能達到最佳的脫硫效果。由循環(huán)水泵抽至脫硫除塵器進行噴淋脫硫，實現(xiàn)水 的循環(huán)。沉灰池內(nèi)的底泥定期外運處理。循環(huán)過程中由于液體的蒸發(fā)和會有少 理 Na2SO4和 NaNO3的生成，因而不可避免地會有鈉的損失，必須定期往循環(huán) 池中加入少量的堿，以補充鈉的損失。 4.2 廢氣處理工藝設(shè)計廢氣處理工藝設(shè)計 4.2.1 噴淋沉降室設(shè)計噴淋沉降室設(shè)計 噴淋沉降室起初步除塵和降溫的作用，分前后兩室，前室的噴淋水由自來 水提供，后室的噴淋水由沉淀池的上清液循環(huán)使用。 4.2.2 脫硫除塵塔設(shè)計脫硫除塵塔設(shè)計 - 8 - 高效旋流板塔是整個廢氣處理系統(tǒng)關(guān)鍵的處理單元。廢氣中大部分粉塵都 將在此階段去除。高效旋流板塔中噴淋的堿液用于凈化去除廢氣中的 SO2，使 廢氣經(jīng)處理后能夠達標排放。 根據(jù)計算高效脫硫除塵塔的尺寸為：塔高 4500mm；主塔內(nèi)徑 1000mm； 副塔內(nèi)徑 800mm。水泵采用 Q=10m3/h、N=2.2kw 的不銹鋼泵。 脫硫除塵塔配套引風機用于抽取沖天爐產(chǎn)生的廢氣進入廢氣處理系統(tǒng)。廢 氣處理系統(tǒng)引風機選用 Q=4000m3/h， N=11kw。 4.2.3 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計 循環(huán)水池系統(tǒng)包括 1#沉灰池、2#沉灰池、循環(huán)池，根據(jù)廢氣處理系統(tǒng)的噴 淋用水量，循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)為：1#沉灰池 1.5m2m2.5m、2#沉灰池 1.5m2m2.5m、循環(huán)池 1.5m2m2.5m。 4.2.4 流程簡介流程簡介 廢氣經(jīng)煙管輸送匯至噴淋沉降室進行初步除塵、降溫處理。經(jīng)噴淋沉降處 理后的煙氣沿切線方向進入主塔底部，在塔內(nèi)經(jīng)脫硫除塵后，自塔頂短煙道進 入副塔，進一步除霧后通過煙囪高空排放。噴淋沉降室前部分噴淋液從自來水 管直接提供，沉降室的后室噴淋液由 1#沉灰池的上清液循環(huán)使用，加堿調(diào)節(jié)后 的噴淋液從高效脫硫除塵塔頂部進入，在旋流塔板上分散成霧滴與煙氣充分接 觸后，從主塔底部經(jīng)明渠流入 2#沉灰池，沉降到泥斗。沉淀池出水流回循環(huán)池， 在池內(nèi)調(diào)節(jié) PH 值后用噴淋泵打回主塔頂部循環(huán)使用。 5 運行成本分析運行成本分析 5.1 電費電費分析分析 表表 5 電費分析表電費分析表 名稱名稱時間（時間（h）功率功率 Kw數(shù)量數(shù)量總耗電功總耗電功 風機87.5160 噴淋沉降室噴淋泵82.2117.6 - 9 - 脫硫除塵器噴淋泵83124 合計101.6 以每千瓦時 0.7 元計，則每天耗電費用為：101.60.7=71.12 元 5.2 其他其他費用費用分析分析 5.2.1 水費水費 依據(jù)實際運行情況而定。 5.2.2 人工費人工費 本處理系統(tǒng)可由生產(chǎn)人員兼管。 5.2.3 藥劑費估算藥劑費估算 NaOH 工業(yè)純：3600 元/噸，投加量：0.4kg/h。則每天藥品運行費為： 11.52 元/天 5.3 運行成本合計運行成本合計 71.1211.5282.64 元/天 全套除塵脫硫系統(tǒng)每天運行費用為：82.64 元（RMB） 。 6 設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表 6.1 構(gòu)筑物構(gòu)筑物 表表 6 構(gòu)筑物清單構(gòu)筑物清單 序號序號名名 稱稱型號型號/規(guī)格規(guī)格單位單位數(shù)量數(shù)量備注備注